KR101399750B1 - 광 반도체 기반 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 모듈이 형성된 베이스에 제1 히트싱크가 구비되고, 베이스 상측의 방열 부재에 제2 히트싱크가 구비된 구조로부터 자연 대류를 유도하여 방열 성능을 향상시키도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

Description

광 반도체 기반 조명장치{OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 자연 대류를 유도하여 방열 성능을 향상시키도록 하는 광 반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.

엘이디 또는 엘디 등과 같은 광 반도체는 백열등과 형광등에 비하여 전력 소모량이 적으면서도 사용 수명이 길며 내구성도 뛰어남은 물론 훨씬 높은 휘도로 인하여 최근 조명용으로 널리 각광받고 있는 부품 중의 하나이다.

통상, 이러한 광 반도체를 이용한 조명기구는 광 반도체로부터의 발열이 불가피하므로, 열이 발생하는 부위에는 반드시 히트싱크를 설치하여 발생한 열을 방출시켜 냉각해 주어야 광 반도체의 오작동 및 고장을 방지할 수 있는 것이다.

이러한 히트싱크는 광 반도체로부터 전달받은 열을 외부 공기와의 열교환을 통해 외부로 배출하는 것으로, 히트싱크는 전열 면적에 비례하여 방열 성능이 향상되는 것이다.

그러나, 전자 부품이나 반도체 광소자가 집적화되고 소형화되는 최근의 추세는 방열 성능 향상만을 위하여 히트싱크의 전열 면적을 무한정 크게 할 수는 없는 한계가 있다.

특허출원 제10-2009-0098547호 특허출원 제10-2011-0091173호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 자연 대류를 유도하여 방열 성능을 향상시키도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 하나 이상의 반도체 광소자를 포함하는 발광 모듈; 발광 모듈이 형성되는 베이스; 베이스 상측에 배치되는 방열 부재; 베이스 외부의 상측에 형성되며, 복수의 제1 방열핀을 포함하는 제1 히트싱크; 및 방열 부재의 외부에 형성되며, 복수의 제2 방열핀을 포함하는 제2 히트싱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공할 수 있다.

여기서, 제1 히트싱크와 제2 히트싱크는 상호 연결되어 에어 유통로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 제1 방열핀과 제2 방열핀은 각각 동일한 가상의 제1 직선상에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 가상의 제1 직선은 복수로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 베이스는 하부가 개방되어 하측으로 갈수록 점차 넓어지게 형성되는 반사갓을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 베이스의 외측에는 제1 방열핀의 단부로부터 연장된 가상의 제2 직선상에 형성되는 방열 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 광 반도체 기반 조명장치는 베이스의 상측 가장자리로부터 하측 가장자리까지 연장되어 각각 산과 골을 형성하는 방열 패턴부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 베이스의 상측으로부터 돌출되고, 방열 부재의 하단부 내측면에 대응되는 결합 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 방열 부재의 하단부 내측면과 결합 격벽의 외면 사이에는 서멀 그리스가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 결합 격벽의 외면 하측에는 방열 부재의 하단부 내측 가장자리와 대응되게 형성되는 결합 단턱을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 제1 방열핀은 베이스로부터 돌출되는 복수의 제1 핀 본체와, 제1 핀 본체의 적어도 일측 외면에 산과 골이 반복 형성되는 제1 패턴부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 패턴부의 형성 방향은 제1 방열핀의 형성 방향과 평행한 것을 특징으로 한다.

이때, 제2 방열핀은 방열 부재로부터 돌출되는 복수의 제2 핀 본체와, 제2 핀 본체의 적어도 일측 외면에 산과 골이 반복 형성되는 제2 패턴부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 제2 패턴부의 형성 방향은 제2 방열핀의 형성 방향과 평행한 것을 특징으로 한다.

아울러, 청구범위 및 상세한 설명에 기재된 '반도체 광소자'는 광 반도체를 포함하거나 이용하는 발광다이오드 칩 등과 같은 것을 의미한다.

이러한 '반도체 광소자'는 전술한 발광다이오드 칩을 포함한 다양한 종류의 광 반도체를 내부에 포함하는 패키지 레벨의 것을 포함한다고 할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 발광 모듈이 형성되는 베이스의 외측면에 형성된 제1 히트싱크와, 방열 부재의 외측에 형성된 제2 히트싱크를 포함하는 구조로부터 자연 대류를 유도하여 방열 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 제1, 2 히트싱크를 구성하는 제1, 2 방열핀이 각각 일직선 상에 배치되도록 함으로써 방열 부재 및 베이스 외측에 걸친 자연스런 자연 대류의 유도가 원활하게 이루어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 외관을 나타낸 사시도
도 2는 도 1의 A 시점에서 바라본 개념도
도 3은 도 1의 A 시점에서 바라본 부분 단면 개념도
도 4 및 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 주요부인 방열 패턴부 형상을 나타낸 개념도
도 6 및 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 주요부인 제1 히트싱크와 제2 히트싱크의 형상을 나타낸 부분 사시 개념도
도 7 및 도 9는 도 6 및 도 8의 C 시점에서 바라본 평면 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 반도체 기반 조명장치의 외관을 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 A 시점에서 바라본 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 발광 모듈(300)이 형성된 베이스(400)에 제1 히트싱크(100)가 구비되고, 베이스(400) 상측의 방열 부재(500)에 제2 히트싱크(200)가 구비된 구조임을 파악할 수 있다.

미설명 부호로 350은 광학 부재, 352는 렌즈, 600은 전원공급장치(600, 이하 SMPS, 도 3 참고)와 연결된 전원 케이블을 각각 나타낸다.

참고로, 도 1은 방열 부재(500)의 외측에 씌워지는 별도의 하우징의 도시를 생략한 것으로, 이는 도면 이해의 편의를 도모하기 위한 것임을 밝혀둔다.

발광 모듈(300)은 전원을 공급받아 구동되는 적어도 하나 이상의 반도체 광소자(301)를 포함하는 것으로, 광원으로서 역할을 수행하는 것이다.

베이스(400)는 발광 모듈(300)이 형성되는 부재로, 더욱 상세히는 발광 모듈(300)이 실장되는 공간을 제공하기 위한 것이다.

방열 부재(500)는 베이스(400) 상측에 배치되는 것으로, 전원을 공급하는 등의 다양한 장치가 내장되는 공간을 형성한 것이다.

제1 히트싱크(100)는 베이스(400) 외부의 상측에 형성되며, 복수의 제1 방열핀(110)을 포함하는 것으로, 발광 모듈(300)로부터 발생되는 열을 외부로 배출시키기 위한 것이다.

제2 히트싱크(200)는 방열 부재(500)의 외부에 형성되며, 복수의 제2 방열핀(210)을 포함하는 것으로, 발광 모듈(300)과 방열 부재(500) 내측에 수용된 각종 부품으로부터 발생되는 열을 외부로 배출시키기 위한 것이다.

따라서, 발광 모듈(300)과 방열 부재(500)로부터 발생되는 열은 제1 히트싱크(100)와 제2 히트싱크(200)를 통하여 배출되면서 냉각 효과를 도모할 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

제1 히트싱크(100)와 제2 히트싱크(200)는 도시된 바와 같이 상호 연결되어 에어 유통로(P)를 형성하면서 자연 대류를 유도하는 것으로, 더욱 바람직하게는 제1 방열핀(110)과 제2 방열핀(210)이 각각 동일한 가상의 직선(ℓ)상에 배치되도록 한다.

여기서, 가상의 직선(ℓ)은 복수로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 베이스(400)는 하부가 개방되어 하측으로 갈수록 점차 넓어지게 형성됨으로써 반도체 광소자(301)로부터 빛이 조사되는 범위를 확장시키는 반사갓(410)을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 베이스(400)는 도 3과 같이 방열 부재(500)와의 원활한 결합 및 고정을 위하여 베이스(400)의 상측으로부터 돌출되고, 방열 부재(500)의 하단부 내측면에 대응되는 결합 격벽(420)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 방열 부재(500)의 하단부 내측면과 결합 격벽(420)의 외면 사이에는 방열 효과의 향상을 위하여 서멀 그리스(이하 미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 베이스(400)는 방열 부재(500)가 확실하게 안착되고 고정될 수 있도록 결합 격벽(420)의 외면 하측에 형성되고, 방열 부재(500)의 하단부 내측 가장자리와 대응하는 결합 단턱(422)을 더 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 베이스(400)는 제1, 2 히트싱크(100, 200)와 함께 장치 전체의 상하 길이 방향을 따라 외면에 걸친 자연 대류를 활성화시키기 위하여, 도 4와 같이 베이스(400)의 외측에 제1 방열핀(110)의 단부로부터 연장된 가상의 직선(ℓ)상에 형성되는 방열 리브(401)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 베이스(400)는 제1, 2 히트싱크(100, 200)와 함께 방열 면적을 확대시키고, 장치 전체의 상하 길이 방향을 따라 외면에 걸친 자연 대류를 활성화시키기 위하여, 도 5와 같이 베이스(400)의 상측 가장자리로부터 하측 가장자리까지 연장되어 각각 산(411)과 골(412)을 형성하는 방열 패턴부(410)를 더 포함하는 실시예를 적용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 주요부인 제1, 2 히트싱크(100, 200)의 더욱 상세한 구조에 대하여 도 6 내지 도 9를 참고로 살펴보고자 한다.

제1 히트싱크(100)를 구성하는 제1 방열핀(110)은 도 6 및 도 7과 같이 전열 면적을 대폭 증가시켜 방열 효과를 높이기 위하여 베이스(400)로부터 돌출되는 복수의 제1 핀 본체(111) 적어도 일측, 바람직하게는 양측 외면에 산(113)과 골(114)이 반복 형성되는 제1 패턴부(112)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 제1 패턴부(112)의 형성 방향은 에어 유통로(P, 이하 도 1 참고)를 따라 에어가 자연 대류를 원활히 일으킬 수 있도록 제1 방열핀(110)의 형성 방향과 평행한 것이 바람직하다.

제2 히트싱크(200)를 구성하는 제2 방열핀(210)은 도 8 및 도 9와 같이 전열 면적을 대폭 증가시켜 방열 효과를 높이기 위하여 방열 부재(500)로부터 돌출되는 복수의 제2 핀 본체(211) 적어도 일측, 바람직하게는 양측 외면에 산(213)과 골(214)이 반복 형성되는 제2 패턴부(212)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 제2 패턴부(212)의 형성 방향은 에어 유통로(P)를 따라 에어가 자연 대류를 원활히 일으킬 수 있도록 제2 방열핀(210)의 형성 방향과 평행한 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 자연 대류를 유도하여 방열 성능을 향상시키도록 하는 광 반도체 기반 조명장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론일 것이다.

100...제1 히트싱크 200...제2 히트싱크
300...발광 모듈 400...베이스
500...방열 부재

Claims (14)

1. 적어도 하나 이상의 반도체 광소자를 포함하는 발광 모듈;
   상기 발광 모듈이 형성되는 베이스;
   상기 베이스 상측에 배치되는 방열 부재;
   상기 베이스의 외측면에 복수의 제1 방열핀이 형성되는 제1 히트싱크; 및
   상기 방열 부재의 외부에 형성되며, 상기 제1 방열핀과 동일한 가상의 제1 직선상에 배치된 복수의 제2 방열핀을 포함하는 제2 히트싱크를 포함하고,
   상기 베이스는 하부가 개방되어 하측으로 갈수록 점차 넓어지게 형성되는 반사갓을 더 구비하며,
   상기 제1 및 제2 방열핀은 서로 접하도록 배치되어, 상기 제1 직선과 평행하고 연속적인 에어 유통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 광 반도체 기반 조명장치는,
   상기 베이스의 상측으로부터 돌출되고, 상기 방열 부재의 하단부 내측면에 대응되는 결합 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 방열핀은,
   상기 베이스로부터 돌출되는 복수의 제1 핀 본체와,
   상기 제1 핀 본체의 적어도 일측 외면에 산과 골이 반복 형성되는 제1 패턴부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 방열핀은,
   상기 방열 부재로부터 돌출되는 복수의 제2 핀 본체와,
   상기 제2 핀 본체의 적어도 일측 외면에 산과 골이 반복 형성되는 제2 패턴부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 가상의 제1 직선은 복수로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 광 반도체 기반 조명장치는,
   상기 베이스의 외측에 상기 제1 방열핀의 단부로부터 연장된 가상의 제2 직선상에 형성되는 방열 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 반도체 기반 조명장치는,
    상기 베이스의 상측 가장자리로부터 하측 가장자리까지 연장되어 각각 산과 골을 형성하는 방열 패턴부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
    
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 광 반도체 기반 조명장치는,
    상기 방열 부재의 하단부 내측면과 상기 결합 격벽의 외면 사이에 서멀 그리스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
    
12. 청구항 5에 있어서,
    상기 광 반도체 기반 조명장치는,
    상기 결합 격벽의 외면 하측에 형성되고, 상기 방열 부재의 하단부 내측 가장자리와 대응하는 결합 단턱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
    
13. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 패턴부의 형성 방향은 상기 제1 방열핀의 형성 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
    
14. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 패턴부의 형성 방향은 상기 제2 방열핀의 형성 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 광 반도체 기반 조명장치.
    

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